KR101460424B1 - Metallic bondcoat with a high gamma/gamma' transition temperature and a component - Google Patents

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Abstract

본 발명은 국부 응력을 감소시키고 고온에서 감마상/감마프라임상(γ/γ')을 안정화시킨 니켈 계열 코팅 내로의 새로운 원소의 첨가에 관한 것이다.The present invention relates to the addition of new elements into nickel based coatings that reduce local stress and stabilize the gamma / gamma prime (gamma / gamma prime) at high temperatures.

Description

높은 감마/감마프라임 전이 온도를 갖는 금속 본드코트 및 구성요소{METALLIC BONDCOAT WITH A HIGH GAMMA/GAMMA' TRANSITION TEMPERATURE AND A COMPONENT}FIELD OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to metal bond coats and components having high gamma / gamma prime transition temperatures,

본 발명은 감마(γ)상 및 감마프라임(γ')의 상을 갖는 금속 본드코트 및 구성 요소에 관한 것이다.The present invention relates to metal bond coats and components having gamma (?) And gamma prime (? ') Phases.

가스 터빈 내의 고온 가스 경로를 위한 구성 요소는 Ni 또는 Co 계열 재료로부터 제조된다. 이들 재료는 강도에 대해 최적화되고, 더 높은 온도에서의 산화 및/또는 부식 공격을 견딜 수 없다. 그러므로, 이들 종류의 재료는 열 장벽 코팅(TBC: thermal barrier coating) 시스템을 위한 본드코트로서 또한 사용될 수 있는 MCrAlY-코팅에 의해 산화에 대항하여 보호되어야 한다. TBC 시스템에서, MCrAlY 코팅은 한편으로 고온 가스 공격에 대항할 것이 요구되고, 다른 한편으로 이러한 코팅은 기판에 TBC를 부착하기 위해 요구된다. 산화에 대항하여 이러한 시스템을 개선시키는 것은 수명 특성을 증가시키는 것과 함께 본드코트 사용 온도를 증가시킬 것이다.The components for the hot gas path in the gas turbine are made from Ni or Co series materials. These materials are optimized for strength and can not withstand oxidation and / or corrosion attack at higher temperatures. Therefore, these types of materials must be protected against oxidation by the MCrAlY-coating, which can also be used as a bond coat for thermal barrier coating (TBC) systems. In the TBC system, the MCrAlY coating is required to counteract a hot gas attack on the one hand, while this coating is required to adhere the TBC to the substrate. Improving this system against oxidation will increase the bond coat use temperature with increasing lifetime characteristics.

고온 부식/산화에 대항하여 재료를 보호하기 위해, MCrAlY 오버레이 코팅은 주로 저압 플라즈마 스프레이잉(LPPS: low pressure plasma spraying), 공기 플라즈마 스프레이잉(APS: air plasma spraying), 전자 빔 물리 기상 증착(EBPVD: electron beam physical vapor deposition), 저온 스프레이(CS: cold spray) 또는 고속 산소-연료(HVOF: high velocity oxy-fuel) 공정에 의해 코팅된다. MCrAlY 코팅은 니켈 및/또는 코발트, 크롬, 알루미늄, 실리콘, 레늄 그리고 이트륨과 같은 희토류 원소를 기반으로 한다. 본드코트 온도가 증가함에 따라, 이들 코팅이 파괴될 수 있고, 이것은 열 장벽 코팅의 파쇄로 이어질 수 있다. 그러므로, 사용 온도가 증가하면, 산화 공격을 견디기 위해서 개선된 코팅이 필요하다. 추가로, 이러한 종류의 코팅은 용인될만한 열적-기계적 특성을 가져야 한다. 이들 요청은 본드코트의 최적화된 조성에 의해서만 성취될 수 있다.In order to protect the material against high temperature corrosion / oxidation, the MCrAlY overlay coating is mainly used for low pressure plasma spraying (LPPS), air plasma spraying (APS), electron beam physical vapor deposition (EBPVD : electron beam physical vapor deposition, CS (cold spray) or high velocity oxy-fuel (HVOF) processes. MCrAlY coatings are based on rare earth elements such as nickel and / or cobalt, chromium, aluminum, silicon, rhenium and yttrium. As the bond coat temperature increases, these coatings can break, which can lead to fracture of the thermal barrier coating. Therefore, as the temperature of use increases, an improved coating is required to withstand oxidation attack. In addition, these types of coatings must have acceptable thermal-mechanical properties. These requests can only be achieved by the optimized composition of the bond coat.

그러므로, 본 발명의 목적은 위에서 언급된 문제점을 해결하는 것이다.Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems.

이 문제점은 청구항 1에 따른 금속 코팅에 의해 해결된다.This problem is solved by the metal coating according to claim 1.

종속 청구항에서, 추가의 장점을 성취하도록 서로 임의로 조합될 수 있는 추가적인 개선 사항이 개시되어 있다.In the dependent claims, further improvements are disclosed which may optionally be combined with each other to achieve additional advantages.

도 1은 합금 내의 감마프라임상 및 감마상의 분율을 도시하고 있다.
도 2는 터빈 블레이드를 도시하고 있다.
도 3은 가스 터빈을 도시하고 있다.
도 4는 초합금의 목록을 도시하고 있다.Figure 1 shows the gamma prime clinical and gamma phase fractions in the alloy.
Figure 2 shows a turbine blade.
Figure 3 shows a gas turbine.
Figure 4 shows a list of superalloys.

도면 및 설명은 단지 본 발명의 실시예에 불과하다.The drawings and description are only examples of the present invention.

도 2는 길이방향 축(121)을 따라 연장되는 터보기계(turbomachine)의 로터 블레이드(rotor blade)(120) 또는 가이드 베인(guide vane)(130)의 사시도이다.2 is a perspective view of a rotor blade 120 or guide vane 130 of a turbomachine that extends along a longitudinal axis 121. In this embodiment,

터보기계는 항공기 또는 전기를 발생시키는 발전소의 가스 터빈, 증기 터빈, 또는 압축기일 수 있다.The turbomachine may be a gas turbine, a steam turbine, or a compressor of a power plant generating an aircraft or electricity.

블레이드 또는 베인(120, 130)은 길이방향 축(121)을 따라서 연속적으로, 고정 영역(400), 인접 블레이드 또는 베인 플랫폼(403) 그리고 메인 블레이드 또는 베인부(406) 그리고 블레이드 또는 베인 팁(415)을 갖는다.The blades or vanes 120,303 are continuously disposed along the longitudinal axis 121 to the fixed region 400, the adjacent blade or vane platform 403 and the main blade or vane portion 406 and the blade or vane tip 415 ).

가이드 베인(130)으로서, 상기 베인(130)은 그 베인 팁(415)에 (도시되지 않은) 추가의 플랫폼을 가질 수 있다.As the guide vane 130, the vane 130 may have an additional platform (not shown) on its vane tip 415.

(도시되지 않은) 샤프트 또는 디스크에 로터 블레이드(120, 130)를 고정하는 데 사용되는 블레이드 또는 베인 루트(root)(183)가 고정 영역(400) 내에 형성된다.A blade or vane root 183 used to secure the rotor blades 120, 130 to a shaft or disk (not shown) is formed in the fixed region 400. [

블레이드 또는 베인 루트(183)는 예컨대 망치(hammerhead) 형태로 설계된다. 전나무(fir-tree) 또는 도브테일(dovetail) 루트 등의 다른 구성이 가능하다.The blade or vane root 183 is designed, for example, in the form of a hammerhead. Other configurations are possible, such as a fir-tree or dovetail route.

블레이드 또는 베인(120, 130)은 메인 블레이드 또는 베인부(406)을 통과하여 흐르는 매체를 위한 선행 모서리(409) 및 후행 모서리(412)를 갖는다.The blade or vanes 120 and 130 have leading edges 409 and trailing edges 412 for the medium flowing through the main blade or vane portion 406.

종래의 블레이드 또는 베인(120, 130)의 경우에, 예컨대 고체 금속 재료 특히 초합금이 블레이드 또는 베인(120, 130)의 모든 영역(400, 403, 406)에서 사용된다.In the case of conventional blades or vanes 120 and 130, for example solid metal materials, in particular superalloys, are used in all areas 400, 403 and 406 of the blades or vanes 120 and 130.

이러한 종류의 초합금이 예컨대 EP 1 204 776 B1호, EP 1 306 454호, EP 1 319 729 A1호, WO 99/67435호 또는 WO 00/44949호로부터 공지되어 있다.Such superalloys are known, for example, from EP 1 204 776 B1, EP 1 306 454, EP 1 319 729 A1, WO 99/67435 or WO 00/44949.

이러한 경우 블레이드 또는 베인(120, 130)은 주조 공정, 방향성 응고, 단조 공정, 밀링 공정 또는 그 조합에 의해 제조될 수 있다.In this case, the blade or vanes 120, 130 may be fabricated by a casting process, a directional solidification, a forging process, a milling process, or a combination thereof.

단결정 조직 또는 조직들을 갖는 공작물은 동작 시에 높은 기계적, 열적 및/또는 화학적 응력에 노출되는 기계를 위한 구성 요소로서 사용된다.The workpiece having a single crystal structure or structures is used as a component for machines that are exposed to high mechanical, thermal and / or chemical stresses during operation.

이러한 종류의 단결정 공작물은 예컨대 용융물로부터의 방향성 응고에 의해 제조된다. 이것은 액체 금속 합금이 단결정 조직 즉 단결정 공작물을 형성하도록 응고되거나 방향성으로 응고되는 주조 공정을 수반한다.Monocrystalline workpieces of this kind are produced, for example, by directional solidification from a melt. This involves a casting process in which the liquid metal alloy solidifies or directionally coagulates to form a single crystal structure, i.e., a single crystal workpiece.

이러한 경우에, 덴드라이트 결정(dendritic crystal)이 열 유동의 방향을 따라 배향되고, 주상 결정질 입자 조직(columnar crystalline grain structure)(즉, 공작물의 전체 길이에 걸쳐 연장되고 관례적으로 사용되는 용어에 따라 여기에서는 방향성으로 응고되는 것으로 칭해지는 입자) 또는 단결정 조직(즉, 전체 공작물이 하나의 단결정으로 구성됨) 중 하나를 형성한다. 이들 공정에서, 무방향성 성장은 불가피하게 횡단방향 및 길이방향 입자경계를 형성하고, 이것이 방향성 응고 또는 단결정 구성 요소의 양호한 성질을 무효화시키므로, 구상(globular)(다결정질) 응고로의 전이가 피해질 것이 필요하다.In this case, a dendritic crystal is oriented along the direction of the heat flow and a columnar crystalline grain structure (i. E., Extending over the entire length of the workpiece and according to the conventionally used terms (Here, particles called directionally solidified) or monocrystalline texture (i.e., the entire workpiece is composed of one single crystal). In these processes, the non-directional growth inevitably forms transverse and longitudinal grain boundaries, which negates the directional solidification or the good properties of the monocrystalline component, so that the transition to globular (polycrystalline) It is necessary.

명세서에서 방향성 응고 미세조직이 일반적인 용어로 언급되는 경우에, 이것은 입자경계를 갖지 않거나 기껏해야 작은-각도의 입자경계를 갖는 단결정 그리고 길이방향으로 연장되는 입자경계를 갖지만 횡단방향 입자경계를 갖지 않는 주상 결정 조직을 의미하는 것으로서 이해되어야 한다. 결정질 조직의 이러한 제2 형태는 방향성 응고 미세조직(방향성 응고 조직)으로서도 설명된다.When the directional solidification microstructure is referred to in the specification as a general term, it refers to a single crystal having no grain boundary or at most small-angle grain boundaries and a columnar grain boundary having a longitudinally extending grain boundary but not a transverse grain boundary. Should be understood to mean a crystalline structure. This second form of crystalline tissue is also described as directional solidified microstructure (directional solidified tissue).

이러한 종류의 공정이 US A 6,024,792호 및 EP 0 892 090 A1호로부터 공지되어 있다.This kind of process is known from US 6,024,792 and EP 0 892 090 A1.

블레이드 또는 베인(120, 130)은 마찬가지로 부식 또는 산화에 대해 보호하는 코팅 예컨대 MCrAlX [M은 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni)로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 적어도 1개의 원소이고, X는 활성 원소이고 이트륨(Y) 및/또는 실리콘 및/또는 적어도 1개의 희토류 원소 또는 하프늄(Hf)을 나타낸다]를 가질 수 있다. 이러한 종류의 합금이 EP 0 486 489 B1호, EP 0 786 017 B1호, EP 0 412 397 B1호 또는 EP 1 306 454 A1호로부터 공지되어 있고, 이들 문서는 합금의 화학적 조성과 관련하여 본 개시의 일부를 형성한다.The blades or vanes 120 and 130 are likewise at least one element selected from the group consisting of a coating that protects against corrosion or oxidation, such as MCrAlX where M is iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni) X is an active element and represents yttrium (Y) and / or silicon and / or at least one rare earth element or hafnium (Hf). These types of alloys are known from EP 0 486 489 B1, EP 0 786 017 B1, EP 0 412 397 B1 or EP 1 306 454 A1, which are incorporated herein in their entirety by reference to the chemical composition of the alloy To form a part.

밀도는 바람직하게는 이론 밀도의 95%이다.The density is preferably 95% of the theoretical density.

보호 알루미늄 산화물 층[열 성장 산화물 층(TGO=thermally grown oxide layer)]이 (중간 층 또는 최외곽 층으로서) MCrAlX 층 상에 형성된다.A protective aluminum oxide layer (TGO = thermally grown oxide layer) is formed on the MCrAlX layer (as an intermediate or outermost layer).

바람직하게는 최외곽 층이고, 예컨대 ZrO2, Y2O3-ZrO2로 구성되는 이트륨 산화물 및/또는 칼슘 산화물 및/또는 마그네슘 산화물 및/또는 하나 이상의 희토류 원소(란탄, 가돌리늄, 이트륨 등)에 의해 불안정화되거나, 부분적으로 안정화되거나 또는 완전히 안정화되는 열 장벽 코팅이 MCrAlX 상에 존재하는 것이 또한 가능하다.Preferably in an outermost layer, such as ZrO 2, Y 2 O 3 -ZrO yttrium oxide consisting of two and / or calcium oxide and / or magnesium oxide and / or one or more rare earth elements (lanthanum, gadolinium, yttrium, etc.) It is also possible that a thermal barrier coating that is destabilized, partially stabilized or fully stabilized is present on the MCrAlX.

열 장벽 코팅은 전체 MCrAlX 층을 덮는다. 주상 입자가 예컨대 전자 빔 물리 기상 증착(EB-PVD) 등의 적절한 코팅 공정에 의해 열 장벽 코팅 내에 생성된다.The thermal barrier coating covers the entire MCrAlX layer. Columnar particles are produced in the thermal barrier coating by suitable coating processes such as electron beam physical vapor deposition (EB-PVD).

예컨대 대기압 스프레이잉(APS), LPPS, VPS, 용액 전구체 플라즈마 스프레이(SPPS: solution precursor plasma splay) 또는 CVD 등의 다른 코팅 공정이 가능하다. 열 장벽 코팅은 열 충격에 대한 그 저항을 개선시키는 미세크랙 또는 거대크랙을 갖는 다공성 입자를 포함할 수 있다. 그러므로, 열 장벽 코팅은 바람직하게는 MCrAlX 층보다 다공성이다.Other coating processes are possible, such as atmospheric pressure spraying (APS), LPPS, VPS, solution precursor plasma spray (SPPS), or CVD. Thermal barrier coatings can include porous particles with microcracks or macrocracks that improve their resistance to thermal shock. Therefore, the thermal barrier coating is preferably more porous than the MCrAlX layer.

블레이드 또는 베인(120, 130)은 형태 면에서 중공 또는 중실일 수 있다. 블레이드 또는 베인(120, 130)이 냉각되어야 하면, 블레이드 또는 베인(120, 130)은 중공이고, (점선에 의해 표시된) 필름-냉각 구멍(418)을 가질 수도 있다.The blade or vanes 120, 130 may be hollow or solid in form. If the blade or vanes 120, 130 are to be cooled, the blade or vanes 120, 130 are hollow and may have film-cooling holes 418 (indicated by the dashed lines).

도 3은 가스 터빈(100)을 통한 부분 길이방향 단면도를 예로서 도시하고 있다.Figure 3 shows, by way of example, a partial longitudinal cross-sectional view through the gas turbine 100.

내부에서, 가스 터빈(100)은 회전 축(102)에 대해 회전할 수 있도록 장착되는 로터(103)와, 샤프트(101)를 갖고 터빈 로터로도 불린다..Inside, the gas turbine 100 is also referred to as a turbine rotor with a shaft 103 and a rotor 103 mounted to be rotatable about a rotational axis 102.

로터(103)를 따라서는 흡기 하우징(104), 압축기(105), 복수개의 동축 배열 버너(107)를 갖는 예컨대 환상 연소 챔버(110) 구체적으로 환형 연소 챔버, 터빈(108) 그리고 배기-가스 하우징(109)이 이어진다.A plurality of coaxial arrangement burners 107, for example, an annular combustion chamber 110, in particular an annular combustion chamber, a turbine 108, and an exhaust-gas housing 102. The intake manifold 104, the compressor 105, (109).

환형 연소 챔버(110)는 예컨대 환형 고온-가스 통로(111)와 연통되고, 여기서 예컨대 4개의 연속 터빈 스테이지(112)가 터빈(108)을 형성한다.The annular combustion chamber 110 is, for example, communicated with an annular hot-gas path 111, wherein for example four continuous turbine stages 112 form a turbine 108.

각각의 터빈 스테이지(112)는 예컨대 2개의 블레이드 또는 베인 링으로부터 형성된다. 작동 매체(113)의 유동 방향으로 보이는 것과 같이, 고온-가스 통로(111) 내에서, 일련의 가이드 베인(115) 뒤에, 로터 블레이드(120)로부터 형성되는 줄(125)이 뒤따른다.Each turbine stage 112 is formed, for example, from two blades or vane rings. Behind the series of guide vanes 115 is a line 125 formed from the rotor blade 120 followed by a series of guide vanes 115 in the hot-gas passage 111, as seen in the flow direction of the working medium 113.

가이드 베인(130)은 스테이터(143)의 내부 하우징(138)에 고정되고, 한편 줄(125)의 로터 블레이드(120)는 예컨대 터빈 디스크(133)에 의해 로터(103)에 끼워진다.The guide vane 130 is fixed to the inner housing 138 of the stator 143 while the rotor blade 120 of the string 125 is fitted to the rotor 103 by, for example, a turbine disk 133.

(도시되지 않은) 발전기가 로터(103)에 결합된다.A generator (not shown) is coupled to the rotor 103.

가스 터빈(100)의 작동 중에, 압축기(105)가 흡기 하우징(104)을 통해 공기(135)를 빨아들이고, 이를 압축한다. 압축기(105)의 터빈측 단부에 제공되는 압축 공기는 버너(107)로 진행되고, 여기서 그것이 연료와 혼합된다. 혼합물은 그 다음에 연소 챔버(110) 내에서 연소되고, 작동 매체(113)를 형성한다. 연소 챔버(110)로부터, 작동 매체(113)는 고온-가스 통로(111)를 따라 가이드 베인(130) 및 로터 블레이드(120)를 지나 유동된다. 작동 매체(113)는 로터 블레이드(120)에서 팽창되고, 로터 블레이드(120)가 로터(103)를 구동시키고 로터(103)가 다시 로터(103)에 결합되는 발전기를 구동시키도록 그 모멘텀을 전달한다.During operation of the gas turbine 100, the compressor 105 draws in the air 135 through the intake housing 104 and compresses it. The compressed air provided at the turbine side end of the compressor 105 proceeds to the burner 107 where it is mixed with the fuel. The mixture is then combusted in the combustion chamber 110, forming a working medium 113. From the combustion chamber 110, the working medium 113 flows along the hot-gas path 111 past the guide vane 130 and the rotor blade 120. The working medium 113 is inflated in the rotor blade 120 and the momentum is transmitted so that the rotor blade 120 drives the rotor 103 and the rotor 103 drives the generator again coupled to the rotor 103 do.

가스 터빈(100)의 작동 중에, 고온 작동 매체(113)에 노출되는 구성 요소에는 열 응력이 작용한다. 제1 터빈 스테이지(112)의 가이드 베인(130) 및 로터 블레이드(120)에는 작동 매체(113)의 유동 방향에서 보이는 것과 같이 환형 연소 챔버(110)를 라이닝하는 열 차폐 브릭(heat shield brick)과 함께 최고 열 응력이 작용한다.During operation of the gas turbine 100, thermal stress is exerted on components exposed to the hot working medium 113. The guide vane 130 and the rotor blade 120 of the first turbine stage 112 are provided with a heat shield brick lining the annular combustion chamber 110 as seen in the flow direction of the working medium 113 Together with the highest thermal stress.

가이드 베인(130) 및 로터 블레이드(120)에서 지배되는 온도를 견딜 수 있도록 하기 위해, 이들은 냉각제에 의해 냉각될 수 있다.In order to be able to withstand the temperatures dominated by the guide vanes 130 and the rotor blades 120, they can be cooled by coolant.

구성 요소의 기판이 마찬가지로 방향성 조직을 가질 수 있고, 즉 이들은 단결정 형태(SX 조직)이거나 단지 길이방향 배향 입자(DS 조직)를 갖는다.The substrate of the component can likewise have a directional texture, that is to say they have a single crystal form (SX texture) or only a longitudinal orientation particle (DS texture).

예컨대, 철-계열, 니켈-계열 또는 코발트-계열 초합금이 구체적으로 터빈 블레이드 또는 베인(120, 130)을 위한 구성 요소 그리고 연소 챔버(110)의 구성 요소를 위한 재료로서 사용된다.For example, iron-based, nickel-based or cobalt-based superalloys are specifically used as components for the turbine blades or vanes 120, 130 and as components for components of the combustion chamber 110.

이러한 종류의 초합금은 EP 1 204 776 B1호, EP 1 306 454호, EP 1 319 729 A1호, WO 99/67435호 또는 WO 00/44949호로부터 공지되어 있다.Such superalloys are known from EP 1 204 776 B1, EP 1 306 454, EP 1 319 729 A1, WO 99/67435 or WO 00/44949.

가이드 베인(130)은 터빈(108)의 내부 하우징(138)과 대면하는 (여기에서 도시되지 않은) 가이드 베인 루트 그리고 가이드 베인 루트로부터 대향 단부에서의 가이드 베인 헤드를 갖는다. 가이드 베인 헤드는 로터(103)와 대면하고, 스테이터(143)의 고정 링(140)에 고정된다.The guide vane 130 has a guide vane root (not shown here) that faces the inner housing 138 of the turbine 108 and a guide vane head at the opposite end from the guide vane root. The guide vane head faces the rotor 103 and is fixed to the stationary ring 140 of the stator 143.

위에서 설명된 요건을 충족시키는 새롭게 개선된 코팅이 개발되었다. 이러한 코팅은 양호한 긴 사용 수명, 용인할 수 있는 기계적 특성 그리고 개선된 내산화성을 갖는다. 이것은 니켈 계열 합금 또는 코팅에 레늄(Re)을 제외한 철(Fe) 그리고 선택적으로 탄탈(Ta)의 첨가를 기초로 한다(원소들의 나열은 한정되지 않음).New and improved coatings have been developed that meet the requirements described above. Such coatings have good long service life, acceptable mechanical properties and improved oxidation resistance. This is based on the addition of iron (Fe) and optionally tantalum (Ta) to nickel-based alloys or coatings except for rhenium (Re) (the list of elements is not limited).

이러한 코팅 또는 합금은 양호한 긴 사용 수명, 용인할 수 있는 기계적 특성 그리고 개선된 내산화성을 갖는다. 이것은 감마 및 감마프라임 혼합 상 조성의 형성에 기초한다.Such coatings or alloys have good long service life, acceptable mechanical properties and improved oxidation resistance. This is based on the formation of gamma and gamma prime mixed phase compositions.

24-26% Co, 15-21% Cr, 9-11.5% Al, 0.5-2% Re, 0.05-0.7 Y 및 니켈을 갖는 β-코팅으로부터 주지된 것과 같이, 본 발명의 감마프라임-시스템 내의 알루미늄(Al)의 방출은 이러한 β-코팅에서보다 느린 속도로 진행된다.Coatings with 24-26% Co, 15-21% Cr, 9-11.5% Al, 0.5-2% Re, 0.05-0.7 Y and nickel, (Al) proceeds at a slower rate than in this [beta] -coating.

제안된 시스템의 2개의 상 조직을 얻는 매우 양호한 상 조성은 Ni-14.4Cr-6Ta-7.75Al-2.7Fe-0.3Y이다(원소들의 나열은 한정되지 않음). 바람직하게는, 합금 또는 코팅은 Ni, Cr, Al, Fe 그리고 선택적으로 감마 및/또는 Ta로 이루어진다.The very good phase composition for obtaining the two phases of the proposed system is Ni-14.4Cr-6Ta-7.75Al-2.7Fe-0.3Y (the list of elements is not limited). Preferably, the alloy or coating consists of Ni, Cr, Al, Fe and optionally gamma and / or Ta.

상 조성은 온도에 따라 변화되고, 도 1에 도시되어 있다.The phase composition varies with temperature and is shown in Fig.

레늄(Re) 대신에 탄탈(Ta) 및 철(Fe)을 함유하는 NiCoCrAlY 조성물은 감마/감마프라임(γ/γ') 전이 온도를 상승시킬 것이다.
A NiCoCrAlY composition containing tantalum (Ta) and iron (Fe) instead of rhenium (Re) will increase the gamma / gamma prime (y / y ') transition temperature.

*탄탈(Ta) 원소는 첨가되면 고온에서 감마프라임의 안정성을 증가시킨다. 탄탈은 또한 본드코트 사용 온도보다 높은 감마프라임-상의 높은 전이 온도를 안정화시키는 데에 도움을 준다.* The addition of tantalum (Ta) element increases the stability of gamma prime at high temperatures. Tantalum also helps to stabilize the high transition temperature on the gamma prime phase above the bond coat use temperature.

철(Fe)의 첨가는 코팅 내에 1100℃를 초과하는 고온에서 형성되는 소량의 β-상을 방지한다.The addition of iron (Fe) prevents a small amount of? -Phase formed in the coating at elevated temperatures in excess of 1100 ° C.

α-크롬의 양 또한 적을 것이다. 사용 중에, (TGO를 형성하는) 방출된 Al은 Ti 또는 Ta과 같은 다른 원소에 의해 교체될 것이고, 이것은 감마프라임의 형성을 지원할 것이다. 이것은 시간에 따른 잔여 Al 방출의 감소로 이어지고, 추가로 높은 감마/감마프라임 전이 온도는 사용 온도 영역에서 본드코트의 열팽창 계수의 피크를 억제한다. 이것은 시스템 내의 응력의 감소로 이어진다.The amount of α-chromium will also be small. In use, the released Al (forming TGO) will be replaced by another element such as Ti or Ta, which will support the formation of the gamma prime. This leads to a reduction of residual Al emission over time, and the further high gamma / gamma prime transition temperature suppresses the peak of the thermal expansion coefficient of the bond coat in the use temperature range. This leads to a reduction in stress in the system.

본드코트는 바람직하게는 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 철(Fe) 그리고 선택적으로 탄탈(Ta) 및/또는 이트륨(Y)의 첨가를 갖고 특히 이들 원소로 이루어지는 니켈 계열 초합금이다.The bond coat is preferably a nickel-base superalloy having the addition of chromium (Cr), aluminum (Al), iron (Fe) and optionally tantalum (Ta) and / or yttrium (Y)

코발트는 고온에서 β-상을 안정화시키므로, 바람직하게는 조성물 내에 있지 않다.Cobalt stabilizes the [beta] -phase at high temperatures and is thus preferably not in the composition.

Claims (20)

니켈 계열이고,
감마(γ)상 및 감마프라임(γ')상을 함유하는,
금속 코팅에 있어서,
상기 금속 코팅은 철(Fe)을 함유하고,
철(Fe)의 양은 0.5 내지 5 중량%이고,
크롬(Cr)의 양은 12 내지 16 중량%이고,
알루미늄(Al)의 양은 7 내지 8 중량%이고,
잔부는 니켈(Ni)이며,
불가피적 불순물을 포함하는
금속 코팅.Nickel-based,
Gamma < / RTI > phase and a gamma prime (gamma prime) phase,
In the metal coating,
Wherein the metal coating contains iron (Fe)
The amount of iron (Fe) is 0.5 to 5% by weight,
The amount of chromium (Cr) is 12 to 16% by weight,
The amount of aluminum (Al) is 7 to 8% by weight,
The remainder is nickel (Ni)
Containing an inevitable impurity
Metal coating. 제1항에 있어서, 탄탈(Ta)의 양은 4 내지 8 중량%인 금속 코팅.The metal coating according to claim 1, wherein the amount of tantalum (Ta) is 4 to 8 wt%. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항 또는 제2항에 있어서, 이트륨(Y)의 양은 0.1 내지 0.7 중량%인 금속 코팅.3. The metal coating according to claim 1 or 2, wherein the amount of yttrium (Y) is 0.1 to 0.7 wt%. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 금속 코팅은 레늄(Re)을 함유하지 않는 금속 코팅.The metal coating according to claim 1 or 2, wherein the metal coating is a rhenium-free metal coating. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 금속 코팅은 0.1 내지 2 중량%의 레늄(Re)을 함유하는 금속 코팅.3. The metal coating according to claim 1 or 2, wherein the metal coating comprises from 0.1 to 2% by weight of rhenium (Re). 삭제delete 삭제delete 제1항 또는 제2항에 있어서, 실리콘(Si)을 함유하지 않고/않거나 티타늄(Ti)을 함유하지 않고/않거나 하프늄(Hf)을 함유하지 않고/않거나 지르코늄(Zr)을 함유하지 않는 금속 코팅.The metal coating according to claim 1 or 2, wherein the metal coating does not contain silicon (Si) and / or does not contain titanium (Ti), does not contain hafnium (Hf) and / or does not contain zirconium . 삭제delete 제1항 또는 제2항에 따른 금속 코팅을 함유하는 기계 부품.A machine part containing a metal coating according to any one of claims 1 to 3. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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